鎂合金的腐蝕問(wèn)題
2019-12-06 10:59 ?瀏覽：次
鎂合金比重為鋁合金的68%，鋅合金的27%，鋼鐵的23%，其具有很高的比強(qiáng)度、比剛度，且具有良好的可加工性、可焊接性和尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。如果飛行器以及交通運(yùn)輸工具的結(jié)構(gòu)件用鎂合金制造，可以達(dá)到非常好減重效果。除了輕量化的優(yōu)點(diǎn)外，鎂合金還具有優(yōu)良的電磁屏蔽性和熱傳導(dǎo)性以及耐沖擊等特點(diǎn)，因此鎂合金還被廣泛的用來(lái)制作3C產(chǎn)品的外殼。
但是，鎂及其合金極易在大多數(shù)環(huán)境介質(zhì)中腐蝕，鎂合金的“表面短板”成為其廣泛應(yīng)用的攔路虎。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鎂合金腐蝕問(wèn)題做了很多“表面文章”，以期通過(guò)有效的表面處理方法來(lái)提高鎂合金表面的抗腐蝕能力。
先穿越回中學(xué)化學(xué)課堂的鎂條燃燒實(shí)驗(yàn)，鎂條燃燒產(chǎn)生耀眼的白光，生成白色粉末，如果觀察仔細(xì)，還會(huì)發(fā)現(xiàn)白色粉末的外圍有時(shí)附著黑色的顆粒，看到燃燒的上方有濃烈的白煙升騰。實(shí)驗(yàn)中生成的白色粉末是氧化鎂和氮化鎂，附著的黑色顆粒為炭黑，升騰的白煙是氫氧化鎂。這些物質(zhì)也是鎂合金在環(huán)境介質(zhì)中被腐蝕所產(chǎn)生的物質(zhì)。在干燥空氣中，鎂的表面會(huì)生成氧化鎂；在濕潤(rùn)環(huán)境中，鎂的表面的氧化鎂會(huì)轉(zhuǎn)變成氫氧化鎂。大氣中的二氧化碳與水形成碳酸，與表面的氫氧化鎂反應(yīng)還會(huì)生成碳酸鎂。此外，鎂合金表面的氫氧化鎂還會(huì)與大氣中的污染物發(fā)生反應(yīng)，例如二氧化硫。
鎂與環(huán)境介質(zhì)作用生成的這些物質(zhì)在鎂合金外形成了一層表面膜，分析發(fā)現(xiàn)其氧化膜的結(jié)構(gòu)可分為三層，最外層是厚達(dá)2微米的小塊板狀的結(jié)構(gòu)；中間是一層僅有20～40納米的致密中間層；第三層呈蜂窩狀，有0.4～0.6微米厚。鎂合金表面的這種三層層狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一個(gè)共同的特點(diǎn)，即多孔狀。這種多孔狀的氧化膜不可能起到阻止內(nèi)部的鎂繼續(xù)與外界發(fā)生反應(yīng)的作用，對(duì)鎂合金基體并無(wú)良好的腐蝕防護(hù)作用，且膜質(zhì)脆，極易被腐蝕。
更慘的是，鎂鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是所有結(jié)構(gòu)金屬材料中最低的，是-2.73V。在腐蝕介質(zhì)中，鎂合金中的鎂基體很容易與合金元素和雜質(zhì)元素形成腐蝕電池，誘發(fā)電偶腐蝕。相關(guān)研究表明，鎂合金發(fā)生電偶腐蝕的程度與以下因素有關(guān)：
（1）鎂合金在酸性或中性溶液中易受腐蝕，但在堿性環(huán)境中特別是強(qiáng)堿性環(huán)境（pH>10.5）中卻相當(dāng)穩(wěn)定。
（2）當(dāng)鎂合金中含有Al、Zn、Ca、Ag、Cd等元素時(shí)，對(duì)鎂合金的耐蝕性影響較小；但當(dāng)鎂合金中含有Fe、Ni、Cu、Co等元素時(shí)，其腐蝕速率將大大加快。
（3）鎂合金在干燥的空氣中能形成有效的保膜，具有較好的耐蝕性能；但在潮濕的空氣中，特別是含S0 或含Cl 氣氛中會(huì)遭到嚴(yán)重的腐蝕。
對(duì)上面的內(nèi)容進(jìn)行一下概括就是：鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位很負(fù)，導(dǎo)致鎂合金在腐蝕介質(zhì)中很容易發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，并且鎂合金表面腐蝕的產(chǎn)物疏松多孔，對(duì)基體的保護(hù)能力差，因此鎂合金不能耐受腐蝕環(huán)境。